DNS (Domain Name System)

Материал из Национальной библиотеки им. Н. Э. Баумана
Последнее изменение этой страницы: 23:48, 28 ноября 2016.
DNS
Уровень (по модели OSI): Прикладной
Семейство: TCP/IP
Порт/ID: 53/TCP, 53/UDP
Назначение протокола: Разрешение доменных имен
Спецификация: RFC 1034, RFC 1035 / STD 13
Основные реализации (клиенты): Встроен во все сетевые ОС
Основные реализации (серверы): BIND, PowerDNS или Microsoft DNS Server

DNS (англ. Domain Name System — система доменных имён) — компьютерная распределённая система для получения информации о доменах. Чаще всего используется для получения IP-адреса по имени хоста (компьютера или устройства), получения информации о маршрутизации почты, обслуживающих узлах для протоколов в домене (SRV-запись). Распределённая база данных DNS поддерживается с помощью иерархии DNS-серверов, взаимодействующих по определённому протоколу.

Основой DNS является представление об иерархической структуре доменного имени и зонах. Каждый сервер, отвечающий за имя, может делегировать ответственность за дальнейшую часть домена другому серверу (с административной точки зрения — другой организации или человеку), что позволяет возложить ответственность за актуальность информации на серверы различных организаций (людей), отвечающих только за «свою» часть доменного имени.

Пример структуры доменного имени

Распределённая база данных DNS поддерживается с помощью иерархии DNS-серверов, взаимодействующих по определённому протоколу. Основой DNS является представление об иерархической структуре доменного имени и зонах. Каждый сервер, отвечающий за имя, может делегировать ответственность за дальнейшую часть домена другому серверу (с административной точки зрения — другой организации или человеку), что позволяет возложить ответственность за актуальность информации на серверы различных организаций (людей), отвечающих только за «свою» часть доменного имени.

Начиная с 2010 года в систему DNS внедряются средства проверки целостности передаваемых данных, называемые DNS Security Extensions (DNSSEC). Передаваемые данные не шифруются, но их достоверность проверяется криптографическими способами. Внедряемый стандарт DANE обеспечивает передачу средствами DNS достоверной криптографической информации (сертификатов), используемых для установления безопасных и защищённых соединений транспортного и прикладного уровней.

Уровни DNS

Дерево DNS принято делить по уровням: первый, второй, третий и так далее. При этом начинается система с единственного корневого домена (нулевой уровень). Интересно, что про существование корневого домена сейчас помнят только специалисты, благодаря тому, что современная DNS позволяет не указывать этот домен в адресной строке. Впрочем, его можно и указать. Адресная строка с указанием корневого домена выглядит, например, так: «site.test.ru.» – здесь корневой домен отделен последней, крайней справа, точкой. Как несложно догадаться, адреса с использованием DNS записываются в виде последовательности, отражающей иерархию имен. Чем «выше» уровень домена, тем правее он записывается в строке адреса. Разделяются домены точками. Разберем, например, строку www.site.nic.ru. Здесь домен www – это домен четвертого уровня, а другие упомянутые в этой строке домены расположены в домене первого уровня RU. Например, site.nic.ru – это домен третьего уровня. Очень важно понимать, что привычный адрес веб-сайта, скажем, www.test.ru, обозначает домен третьего уровня (www), расположенный внутри домена второго уровня test.ru.

Ключевые характеристики DNS

DNS обладает следующими характеристиками:

  • Распределённость администрирования. Ответственность за разные части иерархической структуры несут разные люди или организации.
  • Распределённость хранения информации. Каждый узел сети в обязательном порядке должен хранить только те данные, которые входят в его зону ответственности, и (возможно) адреса корневых DNS-серверов.
  • Кеширование информации. Узел может хранить некоторое количество данных не из своей зоны ответственности для уменьшения нагрузки на сеть.
  • Иерархическая структура, в которой все узлы объединены в дерево, и каждый узел может или самостоятельно определять работу нижестоящих узлов, или делегировать (передавать) их другим узлам.
  • Резервирование. За хранение и обслуживание своих узлов (зон) отвечают (обычно) несколько серверов, разделённые как физически, так и логически, что обеспечивает сохранность данных и продолжение работы даже в случае сбоя одного из узлов.

DNS важна для работы Интернета, так как для соединения с узлом необходима информация о его IP-адресе, а для людей проще запоминать буквенные (обычно осмысленные) адреса, чем последовательность цифр IP-адреса. В некоторых случаях это позволяет использовать виртуальные серверы, например, HTTP-серверы, различая их по имени запроса. Первоначально преобразование между доменными и IP-адресами производилось с использованием специального текстового файла hosts, который составлялся централизованно и автоматически рассылался на каждую из машин в своей локальной сети. С ростом Сети возникла необходимость в эффективном, автоматизированном механизме, которым и стала DNS. DNS была разработана Полом Мокапетрисом в 1983 году; оригинальное описание механизмов работы содержится в RFC 882 и RFC 883. В 1987 публикация RFC 1034 и RFC 1035 изменила спецификацию DNS и отменила RFC 882, RFC 883 и RFC 973 как устаревшие.

Дополнительные возможности

  • поддержка динамических обновлений
  • защита данных (DNSSEC) и транзакций (TSIG)
  • поддержка различных типов информации

Как работает DNS

Доменное имя содержит, как минимум, две части (обычно называются метками), разделённые точкой. Самая правая метка является доменом верхнего уровня (например, для адреса ru.wikipedia.org домен верхнего уровня — org). Каждая следующая метка справа налево является поддоменом (например, wikipedia.org — поддомен домена org, а ru.wikipedia.org — домена wikipedia.org). Теоретически такое деление может достигать глубины 127 уровней, а каждая метка может содержать до 63 символов, пока общая длина вместе с точками не достигнет 254 символов. Но на практике регистраторы доменных имён используют более строгие ограничения. Система DNS содержит иерархию серверов DNS. Каждый домен или поддомен поддерживается как минимум одним авторизированным сервером DNS, на котором расположена информация о домене. Иерархия серверов DNS совпадает с иерархией доменов.

Рассмотрим на примере работу всей системы. Предположим, мы набрали в браузере адрес ru.wikipedia.org. Браузер знает только IP-адрес сервера DNS, обычно это один из серверов интернет-провайдера. Он спрашивает у сервера DNS: «какой IP-адрес у ru.wikipedia.org?». Сервер DNS обращается к корневому серверу — например, 198.41.0.4. Этот сервер сообщает — «У меня нет информации о данном адресе, но я знаю, что 204.74.112.1 поддерживает доменную зону org.» Браузер направляет свой запрос к 204.74.112.1, но тот отвечает «У меня нет информации о данном сервере, но я знаю, что 207.142.131.234 поддерживает доменную зону wikipedia.org.» Наконец, браузер отправляет свой запрос к третьему DNS-серверу (который является авторизированным сервером для домена wikipedia.org), и получает ответ — IP-адрес. Этот процесс называется рекурсивным поиском.

Имя хоста и IP-адрес не тождественны — хост с одним IP может иметь множество имён, что позволяет поддерживать на одном компьютере множество веб-сайтов (это называется виртуальный хостинг). Обратное тоже справедливо — одному имени может быть сопоставлено множество хостов: это позволяет создавать балансировку нагрузки. Запрос на определение имени обычно не идёт дальше кэша DNS, который помнит (ограниченное время) ответы на запросы, проходившие через него ранее. Организации или провайдеры могут по своему усмотрению организовывать кэш DNS. Обычно вместе с ответом приходит информация о том, сколько времени следует хранить эту запись в кэше. Для повышения устойчивости системы используется множество серверов, содержащих идентичную информацию. Существует 13 корневых серверов, расположенных по всему миру и привязанных к своему региону, их адреса никогда не меняются, а информация о них есть в любой операционной системе. Протокол DNS использует для работы TCP- или UDP-порт 53 для ответов на запросы. Традиционно запросы и ответы отправляются в виде одной UDP датаграммы. TCP используется в случае, если ответ больше 512 байт, или в случае AXFR-запроса.

Записи DNS

Записи DNS, или Ресурсные записи (англ. Resource Records, RR) — единицы хранения и передачи информации в DNS. Каждая ресурсная запись состоит из следующих полей[2]:

  • имя (NAME) — доменное имя, к которому привязана или которому «принадлежит» данная ресурсная запись,
  • тип (TYPE) ресурсной записи — определяет формат и назначение данной ресурсной записи,
  • класс (CLASS) ресурсной записи; теоретически считается, что DNS может использоваться не только с TCP/IP, но и с другими типами сетей, код в поле класс определяет тип сети[3],
  • TTL (Time To Live) — допустимое время хранения данной ресурсной записи в кэше неответственного DNS-сервера,
  • длина поля данных (RDLEN),
  • поле данных (RDATA), формат и содержание которого зависит от типа записи.

Наиболее важные типы DNS-записей:

  • Запись A (address record) или запись адреса связывает имя хоста с адресом протокола IPv4. Например, запрос A-записи на имя referrals.icann.org вернёт его IPv4-адрес — 192.0.34.164.
  • Запись AAAA (IPv6 address record) связывает имя хоста с адресом протокола IPv6. Например, запрос AAAA-записи на имя K.ROOT-SERVERS.NET вернёт его IPv6-адрес — 2001:7fd::1.
  • Запись CNAME (canonical name record) или каноническая запись имени (псевдоним) используется для перенаправления на другое имя.
  • Запись MX (mail exchange) или почтовый обменник указывает сервер(ы) обмена почтой для данного домена.
  • Запись NS (name server) указывает на DNS-сервер для данного домена.
  • Запись PTR (point to reverse) или запись указателя связывает IP-адрес хоста с его каноническим именем. Запрос в домене in-addr.arpa на IP-адрес хоста в reverse-форме вернёт имя (FQDN) данного хоста (см. Обратный DNS-запрос). Например (на момент написания), для IP-адреса 192.0.34.164 запрос записи PTR 164.34.0.192.in-addr.arpa вернёт его каноническое имя referrals.icann.org. В целях уменьшения объёма нежелательной корреспонденции (спама) многие серверы-получатели электронной почты могут проверять наличие PTR-записи для хоста, с которого происходит отправка. В этом случае PTR-запись для IP-адреса должна соответствовать имени отправляющего почтового сервера, которым он представляется в процессе SMTP-сессии.
  • Запись SOA (Start of Authority) или начальная запись зоны указывает, на каком сервере хранится эталонная информация о данном домене, содержит контактную информацию лица, ответственного за данную зону, тайминги (параметры времени) кеширования зонной информации и взаимодействия DNS-серверов.
  • SRV-запись (server selection) указывает на серверы для сервисов, используется, в частности, для Jabber и Active Directory.

Зарезервированные доменные имена

Документ RFC 2606 (Reserved Top Level DNS Names — Зарезервированные имена доменов верхнего уровня) определяет названия доменов, которые следует использовать в качестве примеров (например, в документации), а также для тестирования. Кроме example.com, example.org и example.net, в эту группу также входят test, invalid и др.

Интернациональные доменные имена

Доменное имя может состоять только из ограниченного набора ASCII-символов, позволяя набрать адрес домена независимо от языка пользователя. ICANN утвердил основанную на Punycode систему IDNA, преобразующую любую строку в кодировке Unicode в допустимый DNS набор символов.

Программное обеспечение DNS

Серверы имен:

  • BIND (Berkeley Internet Name Domain)
  • djbdns (Daniel J. Bernstein's DNS)
  • MaraDNS
  • NSD (Name Server Daemon)
  • PowerDNS
  • OpenDNS
  • Microsoft DNS Server (в серверных версиях операционных систем Windows NT)
  • MyDNS

Примечания

  1. Текущая версия корневой зоны всегда находится по адресу: ftp://ftp.internic.net/domain/named.root
  2. RFC 5395 - Domain Name System (DNS) IANA Considerations
  3. Детали по возможным значениям поля: http://tools.ietf.org/html/rfc5395#section-3.2

Документы RFC

  • RFC 1034 — Domain Names — Concepts and Facilities
  • RFC 1035 — Domain Names — Implementation and Specification
  • RFC 1912 — Common DNS Operational and Configuration Errors
  • RFC 1591 — Domain Name System Structure and Delegation
  • RFC 1713 — Tools for DNS Debugging
  • RFC 2606 — Reserved Top Level DNS Names

Интересное

Источники и ссылки

  • DNS [Электронный ресурс]: Сведения о системе — материал из Википедии — свободной энциклопедии: Версия, сохранённая в 07:48, 18 ноября 2016‎. / Авторы Википедии // Википедия, свободная энциклопедия. — Электрон. дан. — Сан-Франциско: Фонд Викимедиа, 2016. — Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/DNS
  • DNS [Электронный ресурс]: — Режим доступа: http://computers.deria.ru/article/~pr/16/178/
  • Habrahabr [Электронный ресурс]: — Режим доступа: https://habrahabr.ru
  • DNS. Доменная система имен [Электронный ресурс]: — Режим доступа: http://www.hardline.ru/4/49/1404
  • Энциклопедия сайтостроения [Электронный ресурс]: — Режим доступа: http://site.nic.ru/content/view/225/29